韓 君

（浙江國際海運(yùn)職業(yè)技術(shù)學(xué)院，浙江 舟山 316021）

1 引言

物流信息化是現(xiàn)代物流的核心，物流企業(yè)運(yùn)用計(jì)算機(jī)技術(shù)、互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、多媒體與通信技術(shù)等對貨物信息進(jìn)行采集、存儲(chǔ)、分析，以跟蹤監(jiān)控物流活動(dòng)，增強(qiáng)物流企業(yè)對物流運(yùn)作的精細(xì)化管控能力，提升物流運(yùn)作效率。我國現(xiàn)代物流正處于蓬勃發(fā)展期，物流企業(yè)信息化程度逐步普及，而與此同時(shí)物流信息爆炸式地呈現(xiàn)在各企業(yè)面前，同時(shí)供應(yīng)鏈企業(yè)間信息共享并不順暢，通過自動(dòng)化識(shí)別技術(shù)構(gòu)建一個(gè)全球物聯(lián)網(wǎng)絡(luò)，供應(yīng)鏈間信息共享得到了一定程度的提升，但受限于網(wǎng)絡(luò)根服務(wù)器提供商，信息共享得不到充分發(fā)揮。隨著互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展，云計(jì)算動(dòng)態(tài)資源分配，強(qiáng)大的計(jì)算能力將成為供應(yīng)鏈信息共享的一個(gè)新思路。

2 EPCglobal網(wǎng)絡(luò)

EPC global 網(wǎng)絡(luò)是一個(gè)共享網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)，可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)即時(shí)識(shí)別，該網(wǎng)絡(luò)基于自動(dòng)識(shí)別技術(shù)，包含了電子標(biāo)簽（EPC 標(biāo)簽）、信息服務(wù)（EPC IS）、中間件與對象名稱解析（ONS）等。

2.1 自動(dòng)識(shí)別技術(shù)與信息共享

自動(dòng)識(shí)別技術(shù)主要指RFID（Radio Frequency Identification，射頻識(shí)別技術(shù)），包含標(biāo)簽與閱讀器兩部分。隨著技術(shù)的不斷升級，讀碼器效率的大幅提升，該項(xiàng)技術(shù)在物流領(lǐng)域已逐步成熟，為供應(yīng)鏈物流管理提供了強(qiáng)大的抓手?；谧詣?dòng)識(shí)別技術(shù)構(gòu)建的全球EPC 網(wǎng)絡(luò)促進(jìn)了供應(yīng)鏈信息共享，讓供應(yīng)鏈的各個(gè)環(huán)節(jié)都從中受益。貼有RFID 標(biāo)簽的貨物可以記錄大量的電子信息，通過閱讀器可以讀取標(biāo)簽中的信息，傳遞到服務(wù)器端，為供應(yīng)鏈其他成員所共享。

2.2 目前基于EPCglobal網(wǎng)絡(luò)的供應(yīng)鏈信息共享存在的問題

EPC 編碼包含了四段數(shù)據(jù)（具體見表1），標(biāo)頭表示版本號，廠商識(shí)別代碼是電子標(biāo)簽記錄的貨物生產(chǎn)廠商信息（如農(nóng)夫山泉），對象分類代碼具體記錄了產(chǎn)品精確類型（如380ml 農(nóng)夫山泉），序列號是唯一標(biāo)識(shí)碼，具體標(biāo)明哪一瓶。

表1 EPC 編碼示例

ONS 可以解析EPC 標(biāo)簽所指向的EPCIS 服務(wù)器，獲取具體的商品信息。ONS 解析標(biāo)簽域名最終需要從根ONS 服務(wù)器獲取信息，這將帶來以下幾方面問題：

（1）目前根ONS 基本由美國壟斷運(yùn)行，采用ONS 解析機(jī)制受制于外部環(huán)境，安全性得不到保障。

（2）ONS 通過讀取根ONS 的廠商識(shí)別碼及產(chǎn)品類型（對象分類代碼）來獲得EPCIS 服務(wù)器URI（資源虛擬地址），無法鎖定具體產(chǎn)品（不能夠根據(jù)序列號去訪問供應(yīng)鏈所有成員該產(chǎn)品EPCIS 服務(wù)器），無法共享供應(yīng)鏈中其他成員的EPCIS 記錄的產(chǎn)品動(dòng)態(tài)信息（位置、物品狀態(tài)、市場價(jià)格等）。

（3）ONS 解析機(jī)制基于DNS，供應(yīng)鏈中EPC 碼高出IPV4空間多個(gè)數(shù)量級，查詢響應(yīng)速度將受制于根ONS 服務(wù)器，信息服務(wù)延時(shí)對于分布于不同區(qū)域但實(shí)時(shí)性要求高的業(yè)務(wù)有較大影響。

3 云計(jì)算思路的引入

云計(jì)算是一種分布式的計(jì)算技術(shù)，為大數(shù)據(jù)計(jì)算提供了強(qiáng)大的計(jì)算能力。云計(jì)算的關(guān)鍵在于運(yùn)用虛擬化技術(shù)提供動(dòng)態(tài)資源池，合理地運(yùn)用分布于不同區(qū)域的服務(wù)器群來解決大型計(jì)算問題，目標(biāo)是降低運(yùn)行成本，實(shí)現(xiàn)規(guī)模經(jīng)濟(jì)效益。具體有以下兩項(xiàng)特點(diǎn)：

（1）服務(wù)伸縮性好。服務(wù)的資源配置與客戶需求一致，在虛擬化技術(shù)支持下，資源統(tǒng)一管理，隨著客戶業(yè)務(wù)負(fù)載的變化動(dòng)態(tài)調(diào)整資源分布，以防止服務(wù)器負(fù)載不均或者冗余太大造成資源浪費(fèi)，導(dǎo)致服務(wù)質(zhì)量不高。

（2）泛在接入?？蛻艨梢酝ㄟ^PC、移動(dòng)設(shè)備、筆記本等各類終端通過互聯(lián)網(wǎng)使用云服務(wù)，按需定制云服務(wù)資源，并支付費(fèi)用。

4 基于云計(jì)算的信息共享服務(wù)解決方案

4.1 基于云計(jì)算的供應(yīng)鏈信息共享服務(wù)架構(gòu)

云計(jì)算的要點(diǎn)是動(dòng)態(tài)虛擬資源池配置，按需、可擴(kuò)展地為用戶提供計(jì)算服務(wù)。EPC 網(wǎng)絡(luò)中ONS 解析機(jī)制由于根服務(wù)器的瓶頸限制，造成延時(shí)、共享困難等問題，將云計(jì)算思想引入其中，主要思路是構(gòu)建一個(gè)公共云服務(wù)平臺(tái)，將各地EPCIS 服務(wù)有條件地復(fù)制到云平臺(tái)，由云平臺(tái)統(tǒng)一為供應(yīng)鏈各成員提供信息服務(wù)?；谠朴?jì)算的信息共享服務(wù)架構(gòu)如圖1 所示。

圖1 基于云計(jì)算的供應(yīng)鏈信息共享服務(wù)架構(gòu)

從圖1 中可以看出基于云計(jì)算的信息共享平臺(tái)主要由三大組件構(gòu)成：用于存儲(chǔ)各地信息服務(wù)器上傳的各供應(yīng)鏈節(jié)點(diǎn)企業(yè)貨物信息的云服務(wù)平臺(tái)；各信息上傳的分布式復(fù)制機(jī)制；節(jié)點(diǎn)企業(yè)客戶端向平臺(tái)訪問所經(jīng)由的索引中心—發(fā)現(xiàn)服務(wù)中心。

云服務(wù)平臺(tái)：該平臺(tái)存儲(chǔ)來自本地EPCIS 所獲取的各類關(guān)于商品的事件信息，為供應(yīng)鏈各成員提供統(tǒng)一的信息服務(wù)。統(tǒng)一平臺(tái)由各區(qū)域EPCIS 構(gòu)建而成，供應(yīng)鏈各成員租用該平臺(tái)資源按需獲得服務(wù)。因?yàn)槠脚_(tái)是根據(jù)云計(jì)算思路構(gòu)建，可以實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)資源分配，避免資源浪費(fèi)，可以降低整體的EPC 網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營成本。

分布機(jī)制：是形成云平臺(tái)的關(guān)鍵。各本地EPCIS 服務(wù)器是有條件地將各自信息復(fù)制到云平臺(tái)的各區(qū)域子平臺(tái)，復(fù)制目標(biāo)區(qū)域子平臺(tái)是離該資源訪問者最近的區(qū)域EPCIS 服務(wù)器，而不是將信息復(fù)制到所有的區(qū)域服務(wù)器。那么如何科學(xué)地將信息上傳到合適的服務(wù)器，以備客戶端訪問，這是一個(gè)復(fù)雜的計(jì)算過程，本文采用數(shù)學(xué)模型來完成該項(xiàng)任務(wù)，具體見下一節(jié)內(nèi)容。

發(fā)現(xiàn)服務(wù)中心：ONS 解析機(jī)制不支持供應(yīng)鏈具體產(chǎn)品全局信息搜索，本文基于云計(jì)算的共享平臺(tái)通過發(fā)現(xiàn)服務(wù)建立全局的搜索索引支持序列信息查詢。由云平臺(tái)構(gòu)建本地EPCIS及區(qū)域索引，推送至發(fā)現(xiàn)服務(wù)中心，當(dāng)用戶發(fā)起查詢時(shí)，可以通過輕量級的索引來獲取服務(wù)地址，既可以降低資源占用，又可以提升訪問速度。

4.2 基于馬爾可夫模型的信息分布機(jī)制

供應(yīng)鏈中貨物的地址變動(dòng)遵循一定規(guī)律，當(dāng)對貨物做位置變動(dòng)進(jìn)行一定的觀測后，可以根據(jù)觀測到的歷史數(shù)據(jù)與當(dāng)前貨物位置信息預(yù)測下一個(gè)地點(diǎn)，就可以將本地的EPCIS 獲得的貨物動(dòng)態(tài)信息復(fù)制到最合適的區(qū)域EPCIS 中去。

假設(shè)：在某一時(shí)刻貨物在供應(yīng)鏈中的地點(diǎn)只與前一時(shí)刻所處的位置有關(guān)；在某一時(shí)刻自動(dòng)識(shí)別裝置所觀測到的貨物信息只與貨物所在的地點(diǎn)有關(guān)，與其他時(shí)刻所獲得的信息無關(guān)；貨物總能夠在供應(yīng)鏈上某個(gè)位置被觀測到。

地點(diǎn)描述。假設(shè)供應(yīng)鏈中貨物有n 個(gè)貨物中轉(zhuǎn)地點(diǎn)，用集合D={d1,d2,…,dn}表示，令Dt 表示t 時(shí)刻的地點(diǎn)位置集合，D0：t表示0 至t 時(shí)段的地點(diǎn)序列。

客戶端觀測描述。在地點(diǎn)集合D 的各個(gè)地點(diǎn)均安置自動(dòng)識(shí)別設(shè)備抓取貨物狀態(tài)信息，觀測到的狀態(tài)集合記為Z={z1,z2,…,zn}，值0 和1 分別表示讀取和未讀取，令Zt 表示t 時(shí)刻觀測值集合，Z0：t 表示0 至t 時(shí)段觀測到的貨物狀態(tài)序列。

貨物地點(diǎn)轉(zhuǎn)移概率。Tij=p(dj|di)表示貨物由地點(diǎn)di轉(zhuǎn)到dj的概率，轉(zhuǎn)移概率矩陣為：

貨物狀態(tài)觀測數(shù)值序列概率。Hi表示貨物在地點(diǎn)di時(shí)各地點(diǎn)安置的自動(dòng)識(shí)別裝置觀測到該貨物的概率矩陣，具體可以由式（2）表示：

對于下一時(shí)刻貨物的地點(diǎn)預(yù)測指時(shí)間1 至t 貨物狀態(tài)值觀測序列以及目前貨物所處的地點(diǎn)已知，即Z1：t與Di已知，求解貨物下一地點(diǎn)的概率分布，用P(Dt+1=di|Zi：t)表示，則：

根據(jù)假設(shè)及貝葉斯法可以得到：

則綜合式（1）—式（4）可得：

因此，運(yùn)用馬爾可夫模型可以獲知貨物下一地點(diǎn)的概率分布矩陣為地點(diǎn)轉(zhuǎn)移概率矩陣與觀測值矩陣及上一時(shí)刻概率分布矩陣的乘積。本地EPCIS 可以將獲取的實(shí)時(shí)貨物信息復(fù)制到概率分布矩陣中概率值最大的區(qū)域EPCIS 服務(wù)器上，客戶端訪問時(shí)可以更快速查詢到貨物最新信息，得到接近實(shí)時(shí)的體驗(yàn)。

4.3 供應(yīng)鏈信息服務(wù)過程

以下用一個(gè)實(shí)例來說明基于云計(jì)算的信息服務(wù)過程，本處討論客戶端發(fā)起查詢的情形。設(shè)定某貨物的EPC 碼為8282436.108811.2，在國家A 發(fā)貨，下一站是國家B，當(dāng)某一企業(yè)的前端RFID 應(yīng)用程序訪問該貨物信息時(shí)，具體信息服務(wù)流程如下：

圖2 供應(yīng)鏈信息服務(wù)過程

（1）在企業(yè)客戶端要查詢貨物各類狀態(tài)信息時(shí)，首先需要本地EPCIS 將獲取得到的信息如地址信息發(fā)布到云端。本地EPCIS 將貨物位置信息國家A，根據(jù)馬爾可夫模型的分布機(jī)制復(fù)制到云端最適合的區(qū)域EPCIS 中，即國家B。

（2）云平臺(tái)將信息索引發(fā)布到發(fā)現(xiàn)服務(wù)中心，建立索引的方式有助于輕量級的實(shí)現(xiàn)快速信息查找。

（3）企業(yè)客戶端需要查詢具體貨物狀態(tài)信息，發(fā)出查詢請求，如EPC=“8282436.108811.2”，地址=“國家B”。

（4）發(fā)現(xiàn)服務(wù)中心收到企業(yè)客戶端發(fā)送的請求后，根據(jù)索引將具體云端存儲(chǔ)貨物狀態(tài)信息的區(qū)域EPCIS 地址信息返回。

（5）企業(yè)客戶端根據(jù)具體地址發(fā)起查詢請求，云端對應(yīng)的區(qū)域EPCIS 將相應(yīng)的信息返回給客戶端。

5 基于云計(jì)算的信息共享服務(wù)優(yōu)勢

傳統(tǒng)EPC global 網(wǎng)絡(luò)固定式的信息服務(wù)機(jī)制阻礙了供應(yīng)鏈間信息完全實(shí)時(shí)共享，對于節(jié)點(diǎn)企業(yè)的貨物狀態(tài)信息支持度不夠，本文提出的云計(jì)算下的共享模式具備了以下幾方面優(yōu)勢：

5.1 資源利用充分，成本較低

云計(jì)算動(dòng)態(tài)資源分配的優(yōu)點(diǎn)是將分散在各地的EPC 信息服務(wù)器有序地組織起來，運(yùn)用數(shù)學(xué)模型構(gòu)建分布式機(jī)制，有條件地將各地EPC 信息服務(wù)器貨物實(shí)時(shí)信息復(fù)制到區(qū)域服務(wù)器中，構(gòu)造了一個(gè)云端，對于客戶端的訪問集中于云端處理，而不需要頻繁直接訪問本地服務(wù)器，充分利用資源，降低成本。同時(shí)，各地服務(wù)器的貨物實(shí)時(shí)信息充分共享給全供應(yīng)鏈節(jié)點(diǎn)企業(yè)，信息共享更加充分，而不是EPC global 網(wǎng)絡(luò)局限于生產(chǎn)廠商的根服務(wù)器。

5.2 接近實(shí)時(shí)的信息訪問響應(yīng)，體驗(yàn)度高

EPC global 網(wǎng)絡(luò)具有一定的延時(shí)，體驗(yàn)度不高，而本文的信息服務(wù)架構(gòu)根據(jù)算法實(shí)現(xiàn)的分布機(jī)制，使得訪問具體貨物信息服務(wù)器距離縮短，并且構(gòu)建了地址索引，查找速度更快，達(dá)到接近實(shí)時(shí)的貨物信息訪問。

5.3 網(wǎng)絡(luò)健壯程度高

EPC global 網(wǎng)絡(luò)受限于根服務(wù)器的穩(wěn)定性，其ONS 解析機(jī)制會(huì)因負(fù)載過重而導(dǎo)致服務(wù)器宕機(jī)情況，影響信息訪問，而本文提出的信息共享服務(wù)平臺(tái)框架基于云計(jì)算基礎(chǔ)，具有海量數(shù)據(jù)處理，強(qiáng)大的計(jì)算能力，大數(shù)據(jù)交由云端處理，避免宕機(jī)風(fēng)險(xiǎn)，同時(shí)云計(jì)算的容錯(cuò)能力大大增強(qiáng)了應(yīng)對單點(diǎn)失效導(dǎo)致服務(wù)終止的風(fēng)險(xiǎn)防范能力。

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